1 數控系統對位置檢測裝置的要求

　　位置檢測裝置是指能夠把機械位移量轉換成一定形式的電信號的裝置，是數控機床的重要組成部分。在閉環系統中，它的主要作用是檢測位移量，并發出反饋信號和數控裝置發出的指令信號相比較，若有偏差，經放大后控制執行部件，使著向消除偏差的方向運動直至偏差等于零為止。

　　1）高可靠性和高抗干擾性。檢測裝置應能抗各種電磁干擾，基準尺對溫、濕度敏感性低，溫、濕度變化對測量精度影響小。

　　2）使用維護方便，適合機床運行環境。測量裝置安裝時要有一定的安裝精度要求，安裝精度要合理。由于受使用環境的影響，整個測量裝置應該有較好的防塵、防油霧、防切屑等措施。

　　3）能夠滿足精度和速度的要求。一般要求檢測元件的分辨率在0.0001～0.1mm之間，測量精度為±（0.001～0.02）mm / m。

　　4）成本低、壽命長。

2 檢測裝置的分類

　　按測量對象不同分類：位移檢測裝置和速度檢測裝置。

　　按安裝位置不同分類：直接測量和間接測量。

　　按測量方法不同分類：絕對式測量和增量式測量。

　　按檢測信號不同分類：模擬式測量和數字式測量。

3 常用典型位置檢測裝置及應用

　　3.1 旋轉變壓器（角位移檢測元件）

　　旋轉變壓器是一種角度測量元件，它是一種小型交流電機。在結構上與兩相繞組式異步電動機相似，由定子和轉子組成，定子繞組為變壓器的原邊，轉子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到定子繞組上，激磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H，其結構簡單、動作靈敏，對環境無特殊要求，維護方便，輸出信號幅度大，抗干擾性強，工作可靠。

　　3.2 光柵尺

　　光柵尺位移傳感器（簡稱光柵尺），是利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經常應用于機床與現在加工中心以及測量儀器等方面，可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應速度快的特點。例如，在數控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測，來觀察和跟蹤走刀誤差，以起到一個補償刀具的運動誤差的作用。

　　3.3 脈沖編碼器（角位移檢測元件）

　　脈沖編碼器是一種光學式位置檢測元件，編碼盤直接裝在轉軸上，以測出軸的旋轉角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。

　　脈沖編碼器是一種旋轉式脈沖發生器，能把機械轉角變成電脈沖，是數控機床上使用很廣泛的位置檢測裝置。

　　這種檢測方式的特點是：檢測方式是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅動力小，響應速度快。按編碼的方式，可分為增量式和絕對值式兩種。

　　3.4 感應同步器

　　感應同步器和旋轉變壓器均為電磁式檢測裝置，屬模擬式測量，二者工作原理相同，其輸出電壓隨被測直線位移或角位移而改變。

　　感應同步器按其結構特點一般分為直線式和旋轉式兩種：

　　直線式感應同步器由定尺和滑尺組成，用于直線位移測量。旋轉式感應同步器由轉子和定子組成，用于角位移測量。

　　感應同步器的安裝：

　　直線感應同步器由定尺組件、滑尺組件和防護罩三部分組成。定尺組件和滑尺組件分別安裝在機床的不動和移動部件上，防護罩是保護感應同步器防止切屑和油污浸入。

　　直線感應同步器的標準滑尺長度為100mm，定尺長度為250mm，當需要增加測量范圍時，可將定尺加工拼接。在拼接時，需要根據電信號調整兩個定尺接縫的大小，使其零位誤差曲線在拼接時平滑過渡。10根以內的定尺接長時，可將定尺繞組串聯；10根以上的定尺接長時，為使線圈電阻和電感不致過分增大，把定尺分成數量相同的幾組，每組定尺繞組串聯后，再并聯起來，這樣可以保證不降低信噪比。

　　感應同步器接長的具體步驟是：

　　1） 將選好的定尺初步安裝在定尺座上，將滑尺安裝在可動滑臺上，并調好定尺、滑尺之間的基本尺寸。

　　2） 將滑尺移到第一根定尺的無誤差位置，使輸出指零，固緊第一尺。

　　3） 使用距離測量系統（金屬線紋尺加讀數顯微鏡、量塊加和千分尺、激光干涉儀或標準定尺等測量系統），按無誤差點之間的距離，將滑尺準確地移到第二定尺的無誤差點，微調第一定尺，使輸出指零，固緊第二尺。

　　4） 重復步驟3），依次將所有定尺調整固緊。

　　全部定尺接好后，須進行全長誤差測量，對超差外進行重新調整。

　　正確地接長避免或減小了因接長不善而帶來的附加誤差，但接縫的存在將導致接縫誤差。它是由于接縫處磁密度變小造成的，一般在2～4um；因此，即使單塊定尺的精度選得很高，接長后總的精度仍然不會很高。減小接縫誤差就是要消除或減小接縫處磁場的不均勻性，可能過定尺采用非磁性基板或加大絕緣層厚度，在接縫處填充磁性物質，可對靠近接縫處的定尺繞組采取變節距措施等方法來實現。

4 結束語

　　數控系統中的位置檢測裝置種類多，功能也越來越強。每種位置檢測裝置有自己的特點和應用范圍，合理的選擇并正確的安裝使用，可以提高檢測的精度，更好的為數控系統服務。